VIII- Thermodynamique 2 2. Travail des forces de pression extérieure 3. >> Système thermodynamique 1.1. x���P(�� �� Parmi celles-ci, on trouve : Les transformations adiabatiques : transformations sans échange de chaleur avec le milieu extérieur. 1) Système thermodynamique ouvert/fermé, isolé/non isolé : définition : un système thermodynamique est ouvert (resp. En thermodynamique, on utilise la notion de phase pour distinguer les différents états possibles d'un système. Pour aller de l'état initial à l'état final, on peut envisager un chemin passant par deux états intermédiaires. Le premier principe permet alors d'écrire : Réaction standard de formation d'une espèce chimique. est égale à la somme des quantités de chaleur Q et de travail W échangées entre le système et le milieu extérieur, soit : L'énergie interne U est une fonction d'état alors que le travail W et la chaleur Q ne le sont pas. — Thermodynamique : application au génie chimique et à l’industrie pétro-lière, Technip, 1997 - Vidal [46] : L’ouvrage de référence en français. Pour tout système, il est possible de définir une grandeur extensive, homogène à une énergie, appelée énergie interne et notée U. /Filter /FlateDecode Gaz: Vapeur d’eau Liquide: Huile Eau Solide: >> Pour le carbone, l'état standard de référence est le carbone graphite à toute température, sous 1 bar. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase.Dans le cas contraire, on appelle phases ses parties homogènes. /Resources 29 0 R /Filter /FlateDecode /BBox [0 0 100 100] /Resources 38 0 R La décomposition d'un système en différentes phases peut évoluer au gré des transformations que le système subit. Un mélange de gaz constitue un système monophasé. 19 0 obj /Length 15 Principe zéro de la thermodynamique : si deux systèmes sont en équilibre thermique avec un troisième, ils sont en équilibre thermique entre eux. Suivant les phases en présence, le système étudié est un équilibre homogène (une seule phase liquide ou gazeuse) ou hétérogène (présence d'une phase solide avec la phase liquide ou gazeuse). /Resources 13 0 R La température du uide est donnée par : T= endobj >> PSI 10 THERMODYNAMIQUE - PROGRAMME DE SUP PCSI - RESUME Ce résumé suit la progression de votre cours de première année. Phase d’un système Toute partie homogène d’un système constitue une phase Un système monophasé ne comporte qu’une phase. PHASE, SYSTEME HOMOGENE SYSTEME HETEROGENE.....10 1.8. Si le système étudié est homogène, au contact d’un système extérieur, il tend à s’homogénéiser avec lui. Les énergies mises en jeu sont la chaleur et le travail des forces de pression (ou travail mécanique). Le premier principe, qui est un principe de conservation, permet de déterminer l'énergie échangée par une réaction lorsque celle-ci a lieu à pression ou volume constant. x���P(�� �� Pour tout système, il est possible de définir une grandeur extensive, homogène à une énergie, appelée énergie interne et notée U. x���P(�� �� Néanmoins, ... Système homogène contient une seule phase (gaz, liquides miscibles, solide) Thermodynamique ALLOUCH Malika (Ph.D) Notion de phase Phase: On appelle phase, toute partie homogène d’un système, c’est-à-dire toute partie dont la composition est la même en tous les points. 1.2. endstream p est une grandeur intensive (une grandeur est intensive si elle a la même valeur en tout point d'un système homogène) 2. endobj /Matrix [1 0 0 1 0 0] On compte positivement la chaleur reçue par le système. stream Un système est, comme en mécanique, un objet, ou un ensemble d'objets que l'on isole par la pensée. /Type /XObject /Type /XObject >> 28 0 obj Le premier principe de la thermodynamique est un principe de conservation de l'énergie. État standard de référence d'un constituant. est indépendante des transformations qui amènent le système de l'état initial à l'état final. Si un système thermodynamique est constitué d’une unique phase, on parle de système homogène. Premier Principe de la Thermodynamique pour un système fermé ... Chapitre 8 : Détermination des fonctions d'état associées à un système homogène, sous une phase, en équilibre. Elle étudie les échanges entre le système … Système composite : Réunion de plusieurs systèmes élémentaires. Ceci constitue le troisième principe de la thermodynamique : Le classement suivant peut etre établit : l'entropie molaire standard absolue est plus élevée dans le cas d'une espèce gazeuse pour laquelle le désordre dû à l'agitation thermique est plus important. A 398 K (125°C), l'état standard de référence de l'eau est H2O(g). Un autre type de système thermodynamique est adiabatique, qui permet l’échange d’énergie sous forme de travail, mais pas d’énergie calorique (ni de matière). 15 0 obj Par définition : Les transformations spontanées ayant lieu le plus souvent à pression constante, on privilégiera l'emploi de l'enthalpie libre G. La variation d'enthalpie libre lors d'une réaction s'écrit alors : Pour une transformation à température et pression constantes et dans le cas où seul le travail des forces de pression intervient (W = - Pext.V) : Pour une transformation spontanée à T constante, la condition d'évolution spontanée d'un système, à P et T constantes est : De la même manière que nous avons défini les enthalpies molaires standard de réaction, on peut également définir des enthalpies libres molaires standard de réaction : On peut appliquer la loi de Hess pour l'enthalpie libre, comme on le fait pour l'enthalpie. Le solide strictement indéformable, le fluide incompressible et le gaz parfait sont des exemples … En thermodynamique, on distingue deux types de variables d'état : Les variables extensives qui sont proportionnelles à la quantité globale de matière du système (exemples : la masse m), Les variables intensives qui sont indépendantes de la quantité globale de matière du système (exemples : la pression P). Pour comparer des données issues de plusieurs réactions, il est nécessaire de définir parmi les différents états possibles de la matière, un état « de référence » appelé état standard. /FormType 1 x���P(�� �� Définition Système élémentaire : molécules de même composition, homogène et de même phase. Par exemple, dans le granit, on trouve trois phases : le quartz, le feldspath et le mica. /Resources 18 0 R Les transformations isothermes : transformations à température constante. /Subtype /Form Si la transformation est isochore, le système n'échange donc de l'énergie que sous forme de chaleur. Pour une phase condensée liquide ou solide, l'influence d'une variation de pression ou de volume sur l'énergie interne ou l'enthalpie est souvent négligeable. ne peut L'énergie donnée dans les tables, à 298 K, est une valeur moyenne des énergies de dissociation de cette liaison, déterminées sur un ensemble de composés possédant cette liaison. << /Matrix [1 0 0 1 0 0] thermodynamique les propriétés du système à l’instant t. Par exemple, on souhaite connaître la température, la pression, l’énergie et le volume du système. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase. Dans le cas où plusieurs phases coexistent, le système est hétérogène. /Subtype /Form /Subtype /Form La chaleur de réaction QR est la quantité de chaleur reçue ou cédée par un système au cours d'un avancement  de la réaction à une température T. En laboratoire, les réactions ont lieu le plus souvent à pression atmosphérique constante (assimilée à la pression standard P). /FormType 1 p est une grandeur intensive (une grandeur est intensive si elle a la même valeur en tout point d'un système homogène) 2. 37 0 obj /BBox [0 0 100 100] Dans ces conditions, le critère d'évolution d'une réaction est rG0 < 0. Dans le cas contraire, on appelle phases ses parties homog… Température. Exercices et examens résolus: Mécaniques des Systèmes de Solides Indéformables M. BOURICH 6 Exercice 1 Soit L une application de l’espace vectoriel (E) dans lui-même. Pour une transformation à volume constant : cV est la capacité calorifique massique à volume constant ; CV la capacité calorifique molaire à volume constant. A 298 K (25°C), l'état standard de référence de l'eau est H2O(l). La thermodynamique 1 1.2 La notion de système 2 Définition 2 Les différents types de systèmes 3 Description de l’état d’un système 5 Homogénéité et hétérogénéité d’un système 9 1.3 Évolution d’un système 10 État de repos et état d’équilibre d’un système 10 La notion de transformation 11 1.4 Cette surface peut être fixe ou Un mélange de gaz constitue un système monophasé. 34 0 obj << Un système est en équilibre thermodynamique lorsque ses variables intensives ne changent pas avec le temps. /First 909 >> endobj Lorsque le système étudié ne contient pas de composés gazeux, où si ngaz = 0 lors de la transformation, alors H = U. Expérimentalement, on montre qu'un corps pur homogène qui subit une variation de température T, sans changer de phase, perd ou reçoit une quantité de chaleur proportionnelle à sa masse m (ou à son nombre de moles n) et à la variation de température : Pour une transformation à pression constante : cP est la capacité calorifique massique à pression constante, exprimée en J.kg-1.K-1. L'eau pourrait être considérée comme une quatrième phase de ce système. La notion d’état d’équilibre thermodynamique 9 1.2.2 La notion de transformation 10 1.3 L’outil mathématique 13 1.3.1 Différentielle et forme différentielle 13 31 0 obj Si rH0 < 0, alors la réaction est dite exothermique. /Type /XObject Généralités : Définitions: variable d'état, intensive, extensive, système homogène, isotrope, phsase d’un système, équilibre thermodynamique, équation d’état, fonction d’état. x���P(�� �� Écrit par Paul GLANSDORFF • 1 690 mots; On attribue volontiers en physique le nom de système au modèle stylisé d'un milieu naturel en vue de simplifier son étude théorique. Un système est ditouvert si il échange de la matière avec le milieu extérieur etfermé dans le cas contraire. Toutefois, ce principe ne nous indique pas si la réaction étudiée est spontanée ou non. stream Le deuxième principe fournit donc bien un critère d'évolution des transformations dans le cas des systèmes isolés : si S > 0 la transformation est spontanée, si S = 0 le système est en équilibre (transformation réversible passant par une infinité d'états d'équilibre). stream Sous la pression standard et à la température considérée, la substance étudiée peut être dans un état stable (carbone graphite à 298 K) ou non (eau vapeur à 298 K). stream /Length 1976 Nous examinons dans ce chapitre les différentes manières dont un système fermé peut échanger de l’énergie avec l’extérieur : sous forme de travail et/ou de transfert thermique (chaleur). Variance (thermodynamique) : définition de Variance . /Length 15 Pour tout système, il est possible de définir une grandeur extensive, homogène à une énergie, appelée énergie interne et notée U. /Resources 16 0 R << F est un potentiel thermodynamique à V et T constants . CP est la capacité calorifique molaire à pression constante, exprimée en J.mol-1.K-1. Le second principe de la thermodynamique, qu'on appelle encore, principe de Carnot, principe de l'entropie ou principe de l'évolution permet de montrer ce sens. /Filter /FlateDecode La "thermodynamique" est la partie de la physique qui traite des relations permettant de déterminer formellement les échanges (variations) d'énergie sous forme de travail mécanique et de chaleur dans le cadre de l'étude de transformations des 4 états de la matière (mais principalement des gaz parfaits dans le cadre scolaire) sous la base d'hypothèses simplificatrices entre un système … /Type /XObject /FormType 1 Le solide strictement indéformable, le fluide incompressible et le gaz parfait sont des exemples classiques de tels systèmes. Gaz: … Ainsi, pour un corps ou un constituant à une température donnée, il est possible de définir plusieurs états standard mais il n'existe qu'un seul état standard de référence. Pour certaines espèces chimiques, l'état standard de référence n'est pas celui dicté par la règle générale : Pour les éléments, autres que les gaz rares, dont le corps simple a une température d'ébullition, sous 1 bar, inférieure à 25°C, l'état standard de référence de l'élément correspondant est le gaz parfait diatomique sous 1 bar, quelle que soit la température. Le système ne contenant pas de gaz, ces deux énergies sont sensiblement égales comme nous l'avons montré précédemment. Selon le contexte et les auteurs, le mot est utilisé pour désigner plusieurs choses, parfois de natures différentes, mais étroitement liées. /Resources 40 0 R On dit encore qu'elle ne dépend pas du « chemin suivi » pour passer de l'état initial à l'état final. endstream 14 0 obj Chacun des constituants du mélange peut se trouver présent sous une ou plusieurs phases. stream C'est un système hétérogène. Pour étudier l'évolution d'une réaction, il faut faire appel au second principe de la thermodynamique (principe d'évolution). Dans certains cas, l'enthalpie standard d'une réaction n'est pas calculable. /Length 15 stream Système Le système est la partie de l’univers prise en considération dans l’étude, séparé de ... homogène . Un système thermodynamique peut être constitué d'un seul corps pur, ou en comporter plusieurs. /Subtype /Form Si on fondait ce granit, le liquide obtenu serait un système homogène. Exemple : Le transfert de chaleur d'un corps chaud à un corps froid peut se faire Le premier principe postule que la variation d'énergie interne U d'un système au cours d'une transformation. Température. endstream /Resources 26 0 R Pour un système qui évolue d'un état initial i à un état final f, on peut écrire la variation de son enthalpie comme suit : On peut réécrire l'expression ci-dessus en considérant que seuls les gaz sont compressibles : Dans le cas d'une transformation isotherme et en considérant les gaz comme parfaits, l'expression précédente devient : ngaz représente la variation du nombre de moles gazeuses au cours de la transformation. >> stream Lorsque la réaction n'évolue plus alors rG0 = 0. /Matrix [1 0 0 1 0 0] 1) Système thermodynamique: Une quantité de matière ou une région dans l’univers clairement identifiée par une frontière réelle ou imaginaire a) Environnement: tout ce qui est en dehors du système thermodynamique b) Frontière: surface fermée qui délimite le système et le sépare de l’environnement. le différence clé entre la nucléation homogène et hétérogène est que la la nucléation homogène a lieu loin de la surface du système tandis que la nucléation hétérogène a lieu à la surface du système.. La nucléation est l'étape initiale du processus de formation d'une nouvelle phase thermodynamique ou d'une nouvelle structure via … Dans le premier chapitre, nous proposons des exercices de connaissances générales sur les gaz parfaits et sur le premier principe de la thermodynamique, afin de permettre aux étudiants d’acquérir les notions de base de la thermochimie. stream endobj Pour l'enthalpie standard de réaction, la forme intégrée s'écrit : L'enthalpie H étant une fonction d'état, l'enthalpie standard de réaction rH0 est indépendante du chemin suivi au cours d'une transformation et ne dépend donc que de l'état initial et de l'état final. D'après cette définition, l'enthalpie standard de formation d'un corps simple correspondant à l'état standard de référence de l'élément (H2, O2, C(s)) est nulle. * * Cours de thermodynamique M.Bouguechal En 21 1.5 Vocabulaire thermodynamique Définition du système Pour décrire thermodynamiquement un système, il faut à la fois : définir le système en délimitant ses frontières par rapport au milieu extérieur déterminer l'état du système défini par ses variables Le système … 41 0 obj Ainsi l'entropie de l'univers augmente continuellement ! le différence clé entre la nucléation homogène et hétérogène est que la la nucléation homogène a lieu loin de la surface du système tandis que la nucléation hétérogène a lieu à la surface du système.. La nucléation est l'étape initiale du processus de formation d'une nouvelle phase thermodynamique ou d'une nouvelle structure via une auto-organisation. %���� Une phase où l’une au moins des grandeurs intensives n’est pas uniforme est qualifiée de phase inhomogène . D'une manière générale, un système thermodynamique est l'ensemble des corps situés à l'intérieur d'une surface fermée imaginaire et souvent considérée comme extensible sans perdition d'énergie que nous appelons "frontière". << Homogène : système thermodynamique à l’intérieur duquel il n’y a pas d’interfaces séparant les parties macroscopiques du système, c’est-à-dire constitué d’une seule phase. Le travail de la pression extérieure (supposée homogène) sur les parois du système s'exprime par : ; les échanges de chaleur avec l'extérieur, qui peuvent se faire par conduction, convection ou rayonnement. Un système thermodynamique est nécessairement macroscopique : les lois de la thermodynamique ... Cas d'un uide homogène : considérons un système ouvert contenant un uide pur homogène, c'est à dire dé ni par son énergie interne U= U(S,V,N). /Resources 32 0 R DESCRIPTION D ’UN SYSTÈME THERMODYNAMIQUE 1.1. /Matrix [1 0 0 1 0 0] /BBox [0 0 100 100] A. Deuxième principe de la Thermodynamique en Maths Sup 1. Un système est la partie de l'univers sur lequel porte l'étude thermodynamique. << L'état standard d'un constituant est l'état physique de ce corps à la pression standard P0 et à la température T considérée. >> << << Re : thermodynamique-germination homogène La notation vs. s'est imposé en chimie et a permis de bien clarifier les choses, mais la diffusion (de la connaissance comme des autres grandeurs) est un phénomène lent, à courte portée et n'est pas encore arrivée dans d'autres milieux. endstream endstream 25 0 obj x���P(�� �� /Matrix [1 0 0 1 0 0] PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE ... La thermodynamique chimique est l’application des principes de la thermodynamique aux réactions chimiques. La correspondance entre ces deux unités est la suivante : A chaque température, correspond un état standard particulier. /Filter /FlateDecode Un système thermodynamique est l’ensemble des corps étudiés contenus dans un volume délimité par une frontière, réelle ou fictive. << x���P(�� �� La décomposition d'un système en différentes phases peut évoluer au gré des transformations que le système subit. stream Le premier principe de la thermodynamique, Échange de chaleur d'un corps pur monophasé, Détermination des enthalpies standard de réaction, Le second principe de la thermodynamique. endobj L'entropie, Variation d'entropie lors d'une réaction chimique, Enthalpie libre molaire standard de réaction, J. Golebiowski, F. Fontaine-Vive, CDIEC, Université de Nice Sophia Antipolis. La quantité de chaleur et le travail échangés dépendront du chemin suivi pour passer d'un état initial à un état final du système. L’air atmosphérique est constitué d’une seule phase (gazeuse). /Filter /FlateDecode L'état standard de référence d'un corps pur, à la température T, est l'état standard du corps pur simple à cette température. /Filter /FlateDecode Les transformations isochores : transformations à volume constant. Un système peut être décrit grâce à des variables d'état. La thermodynamique statistique montre que l'entropie d'un corps pur, parfaitement cristallin, au zéro absolu (T = 0 K) est nulle. /Length 15 C'est le cas pour les éléments hydrogène (H2), azote (N2), oxygène (O2), fluor (F2) et chlore (Cl2). Pour un même composé, il est possible de définir plusieurs états standard à une même température T (eau vapeur à 298 K, eau liquide à 298 K, eau solide à 298 K). /N 100 /Type /XObject La décomposition d'un système en différentes phases peut évoluer au gré des transformations que le système … endobj Enfin, remarquons que S est un potentiel thermodynamique si le système est isolé : dS = diS ≥ 0 (16) Selon les conditions d’évolution du système, nous disposons donc de différents /Subtype /Form Le système peut associer plusieurs phases. 5 2) Caractérisation d’un milieu homogène Pour un mélange de gaz ou pour une solution homogène 3 comportant I constituants la thermodynamique définit un très grand nombre de variables : U,S,V,n i,T,p, µi,H,F,G... alors que seul I+2 variables suffisent à décrire entièrement l’état du système 4. ne peut pas) échanger des particules avec l'extérieur définition : un système thermodynamique est non isolé (resp. /Subtype /Form endobj /Filter /FlateDecode /Type /XObject Contrairement à un climatiseur, le système est très silencieux; MyDATEC assure également un « free cooling » naturel, respectueux de l’environnement; Demandez un devis *chauffage : MyDATEC est un système de ventilation, qui par récupération thermodynamique sur l’air extrait, apporte une puissance calorifique ou … Dans ce cas, la chaleur de réaction est égale à l'enthalpie standard de réaction (notée rH) : Si rH0 > 0, alors la réaction est dite endothermique. 5 2) Caractérisation d’un milieu homogène Pour un mélange de gaz ou pour une solution homogène 3 comportant I constituants la thermodynamique définit un très grand nombre de variables : U,S,V,n i,T,p, µi,H,F,G... alors que seul I+2 variables suffisent à décrire entièrement l’état du système 4. Néanmoins, ... Système homogène contient une seule phase (gaz, liquides miscibles, solide)

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